Você já se perguntou o que faz com que as peças do motor do seu carro sejam tão duráveis e eficientes? Este artigo revela os segredos por trás da fundição de ligas de alumínio, os campeões desconhecidos da engenharia automotiva. Saiba como essas ligas, com suas propriedades e classificações exclusivas, moldam o futuro da fabricação e do desempenho dos veículos. Prepare-se para explorar o fascinante mundo das ligas de alumínio!
As ligas de alumínio que podem ser obtidas diretamente por meio de processos de fundição de metais são as ligas de alumínio fundidas. O teor de elementos de liga nessas ligas é geralmente maior do que o das ligas de alumínio forjadas correspondentes.
As ligas de alumínio fundido têm o mesmo sistema de liga que as ligas de alumínio forjado, com os mesmos mecanismos de reforço (exceto o endurecimento por tensão). Sua principal diferença está no fato de que o teor máximo do elemento de liga silício nas ligas de alumínio fundido excede o da maioria das ligas de alumínio forjado.
Além de conter elementos de reforço, as ligas de alumínio para fundição também devem conter uma quantidade suficiente de elementos eutéticos (geralmente silício) para dar à liga uma fluidez considerável, facilitando o preenchimento de lacunas de contração durante a fundição. As ligas de alumínio fundido são amplamente utilizadas em automóveis, como cabeçotes de cilindros de motores, coletores de admissão, pistões, cubos e carcaças de direção hidráulica.
Dividido em quatro categorias com base nos principais elementos além do alumínio em sua composição: silício, cobre, magnésio e zinco.
1. Ligas de alumínio-silício
As ligas de alumínio-silício, também conhecidas como "silumin" ou "ligas de alumínio hipereutético", são conhecidas por suas características excepcionais de fundição, resistência ao desgaste e baixo coeficiente de expansão térmica. Essas ligas, que contêm de 10% a 25% de silício, representam a categoria mais versátil e amplamente utilizada entre as ligas de alumínio fundido.
O teor de silício influencia significativamente as propriedades da liga. As composições eutéticas (em torno de 12,6% Si) oferecem fluidez e propriedades de fundição ideais, enquanto as composições hipereutéticas (>12,6% Si) proporcionam maior resistência ao desgaste e menor expansão térmica. A adição de 0,2% a 0,6% de magnésio cria ligas Al-Si-Mg, que respondem bem ao tratamento térmico, melhorando a resistência e a dureza por meio do endurecimento por precipitação.
Essas ligas têm ampla aplicação em componentes estruturais, como blocos de motor, cabeçotes de cilindro, caixas de transmissão e peças fundidas complexas de paredes finas. A adição de cobre (normalmente 1-4%) e magnésio pode melhorar ainda mais as propriedades mecânicas, a resistência ao calor e a usinabilidade. Isso torna as ligas Al-Si-Cu-Mg particularmente adequadas para componentes automotivos de alto desempenho, como pistões, em que a estabilidade térmica e a resistência ao desgaste são cruciais.
Os desenvolvimentos recentes em ligas de Al-Si incluem:
2. Liga de alumínio-cobre
As ligas de alumínio-cobre contendo cobre de 4,5% a 5,3% apresentam ótimas características de reforço. A adição estratégica de manganês e titânio pode aumentar significativamente a resistência à temperatura ambiente e a altas temperaturas, além de melhorar o desempenho da fundição. Em geral, essas ligas atingem resistências à tração que variam de 300 a 350 MPa após o tratamento térmico. A presença de cobre promove a formação de precipitados de Al2Cu durante o endurecimento por envelhecimento, contribuindo para as propriedades mecânicas superiores da liga.
Essas ligas são utilizadas principalmente na produção de peças fundidas em areia projetadas para suportar cargas dinâmicas e estáticas substanciais, mantendo geometrias relativamente simples. As aplicações comuns incluem componentes de motores de aeronaves, carcaças de transmissão automotiva e peças estruturais nos setores aeroespaciais. A excelente relação resistência/peso e a boa usinabilidade tornam essas ligas particularmente adequadas para componentes que exigem alta confiabilidade em condições exigentes.
É importante observar que, embora essas ligas ofereçam resistência excepcional, elas podem apresentar resistência à corrosão reduzida em comparação com outras ligas de alumínio devido ao alto teor de cobre. Portanto, tratamentos de superfície apropriados ou revestimentos protetores são frequentemente empregados para atenuar essa limitação em ambientes corrosivos.
3. Liga de alumínio-magnésio
A liga de fundição de alumínio-magnésio (Al-Mg) com teor de magnésio 12% oferece um equilíbrio ideal de baixa densidade (2,55 g/cm³) e alta resistência (até 355 MPa), o que a torna um dos materiais estruturais leves mais eficientes. Essa composição maximiza o efeito de fortalecimento da solução sólida de magnésio no alumínio. A liga apresenta excelente resistência à corrosão em ambientes atmosféricos e marinhos devido à formação de uma camada de óxido estável e protetora. Suas propriedades mecânicas abrangentes, incluindo boa ductilidade e resistência à fadiga, aliadas à usinabilidade favorável em temperatura ambiente, tornam-na altamente versátil para várias aplicações.
No setor aeroespacial, essa liga de Al-Mg é utilizada para componentes críticos, como carcaças de radar, carcaças de motores de aeronaves e pás de hélices, em que a redução de peso e a resistência são fundamentais. Sua alta relação resistência/peso também a torna adequada para componentes de trem de pouso. No setor marítimo, é preferida para hélices e peças estruturais devido à sua resistência à corrosão pela água do mar. Além disso, o apelo estético e a resistência à corrosão da liga fazem dela uma excelente opção para aplicações arquitetônicas e decorativas, incluindo fachadas e elementos de design de interiores.
As propriedades da liga podem ser aprimoradas ainda mais por meio de tratamento térmico e processos de endurecimento por trabalho, permitindo características mecânicas personalizadas para atender a requisitos específicos de aplicação. Os recentes avanços na fabricação de aditivos também abriram novas possibilidades para geometrias complexas e peças personalizadas usando essa liga, expandindo seu potencial em vários setores de alto desempenho.
4. Liga de alumínio-zinco
Para melhorar as propriedades mecânicas, o silício e o magnésio são frequentemente ligados ao alumínio-zinco, resultando em um composto conhecido como "zinco-silumin" ou liga Al-Zn-Si-Mg. Essa liga apresenta uma característica única de autorrenovação sob condições de fundição, eliminando a necessidade de tratamento térmico imediato após a fundição. Os componentes fundidos demonstram boa resistência, que pode ser aprimorada ainda mais por meio de processos de tratamento térmico de modificação, como tratamento de solução e envelhecimento.
Uma das principais vantagens do siluminato de zinco é sua estabilidade dimensional após passar por um tratamento térmico de estabilização. Esse tratamento envolve ciclos controlados de aquecimento e resfriamento para aliviar as tensões internas e minimizar o empenamento ou a distorção ao longo do tempo. A precisão dimensional e a consistência resultantes tornam essa liga particularmente adequada para aplicações que exigem alta precisão, como:
A combinação de boa capacidade de fundição, propriedades de autocorrosão e estabilidade dimensional após o tratamento térmico torna as ligas de alumínio-zinco com adições de silício e magnésio uma opção versátil de material para várias aplicações industriais em que a resistência, a precisão e a confiabilidade de longo prazo são cruciais.
Os códigos de liga são compostos pelas letras chinesas pinyin "ZL", que representam o alumínio fundido, seguidas por três algarismos arábicos.
O primeiro número após "ZL" indica a série da liga, sendo que 1, 2, 3 e 4 representam, respectivamente, as séries de liga de alumínio-silício, alumínio-cobre, alumínio-magnésio e alumínio-zinco.
O segundo e o terceiro números após "ZL" indicam o número de sequência da liga.
As ligas de alta qualidade são indicadas com um "A" após seu código.
| Tipos de liga | Sistema Al-Si | Sistema Al-Cu | Sistema Al-Mg | Sistema Al-Zn |
| Designações de ligas | ZL1XX | ZL2XX | ZL3XX | ZL4XX |
| Código | Título | Código | Título |
| S | Fundição em areia | K | Fundição para moldagem de conchas |
| J | Fundição sob pressão | Y | Fundição sob pressão |
| R | Fundição por revestimento | B | Tratamento térmico |
Para obter fundições de precisão de alta qualidade de vários formatos e especificações, as ligas de alumínio usadas para fundição geralmente têm as seguintes características.
1. Boa fluidez para preencher sulcos e fendas estreitos
2. Ponto de fusão mais baixo do que o dos metais em geral, mas pode atender aos requisitos da maioria das situações
3. Boa condutividade térmica, o calor do alumínio fundido pode ser rapidamente transferido para o molde, resultando em um ciclo de fundição mais curto
4. O hidrogênio e outros gases nocivos na massa fundida podem ser controlados com eficácia por meio de tratamento
5. Na fundição de ligas de alumínio, não há tendência de rachaduras e rupturas por fragilidade a quente
6. Boa estabilidade química, forte resistência à corrosão
7. Sem tendência a defeitos de superfície, as peças fundidas têm boa lisura e brilho e são fáceis de serem submetidas a tratamento de superfície
8. A processabilidade das ligas de alumínio fundido é boa, elas podem ser fundidas usando fundição sob pressão, molde permanente, moldes de areia verde e areia seca, moldes de fundição de gesso de espuma perdida e também podem ser formadas usando fundição a vácuo, fundição de baixa e alta pressão, fundição por compressão, fundição semissólida, fundição centrífuga, etc., para produzir várias peças fundidas de diferentes usos, variedades, especificações e desempenhos.
| Código da condição de tratamento térmico | Categorias de condições de tratamento térmico | Características |
| F | Condição como fundido | -- |
| T1 | Envelhecimento artificial | Para moldes de areia úmida, moldes de metal e, principalmente, peças fundidas, são observados efeitos de solução sólida parcial devido à rápida velocidade de resfriamento. O tratamento de envelhecimento pode aumentar resistência e durezae melhorar a usinabilidade. |
| T2 | Recozimento | Eliminar a tensão gerada no processo de fundição para aumentar a estabilidade dimensional e melhorar a plasticidade da liga. |
| T4 | Tratamento térmico de solução com envelhecimento natural | Ao implementar o fortalecimento da solução por meio de aquecimento, isolamento e resfriamento rápido, podemos aprimorar as propriedades mecânicas das ligas, melhorando principalmente a ductilidade da liga e sua resistência à corrosão em condições de temperatura ambiente. |
| T5 | Tratamento térmico de solução com envelhecimento artificial parcial | Após o tratamento com solução, é realizado um processo de envelhecimento artificial incompleto, conduzido a temperaturas mais baixas ou por períodos mais curtos. O objetivo é aumentar ainda mais a resistência e a dureza da liga. |
| T6 | Tratamento térmico de solução com envelhecimento artificial completo | A maior resistência à tração pode ser obtida, embora às custas da redução da ductilidade. O envelhecimento é realizado em temperaturas elevadas ou por um longo período de tempo. |
| T7 | Tratamento térmico de solução com tratamento de estabilização | Aumenta a estabilidade estrutural e dimensional das peças fundidas, bem como a resistência à corrosão da liga. Usado principalmente para componentes que operam em temperaturas elevadas, a temperatura do tratamento de estabilização pode se aproximar da temperatura de trabalho da peça fundida. |
| T8 | Tratamento térmico de solução com tratamento de amolecimento | Após o tratamento da solução, as peças fundidas com alta plasticidade e excelente estabilidade dimensional são obtidas com a utilização de temperaturas acima do tratamento de estabilização. |
| T9 | Tratamento de ciclo frio e quente | Eliminar totalmente estresse interno em peças fundidas e estabilizar as dimensões. Usado para peças fundidas de alta precisão. |
O ZL101 é conhecido por sua composição simples, fácil fusão e fundição, bom desempenho de fundição, boa estanqueidade ao ar e desempenho relativamente bom de processamento de solda e corte, mas suas propriedades mecânicas não são altas.
Ele é adequado para a fundição de várias peças com paredes finas e grandes áreas, formas complexase requisitos de baixa resistência, como carcaças de bombas, caixas de engrenagens, carcaças de instrumentos (estruturas) e peças de eletrodomésticos. Ele é produzido principalmente por fundição em areia e fundição de metal.
A adição de uma pequena quantidade de Ti à ZL101 refina o grão e fortalece a estrutura da liga, resultando em propriedades abrangentes que são superiores às da ZL101 e da ZL102, além de boa resistência à corrosão.
Ele pode ser usado como peças fundidas de alta qualidade para componentes estruturais de suporte de carga geral em engenharia, bem como vários componentes estruturais em motocicletas, automóveis, eletrodomésticos e produtos para instrumentos. Atualmente, seu uso fica atrás apenas do ZL102. A fundição em areia e a fundição de metal são comumente usadas para a produção.
A principal característica dessa liga é a boa fluidez, com outras propriedades semelhantes à ZL101, mas com melhor vedação ao ar do que a ZL101.
Pode ser usada para fundir várias peças de fundição sob pressão de paredes finas de formato complexo e peças metálicas ou fundidas em areia de paredes finas, de área grande e de formato complexo de baixa resistência. Seja em fundição sob pressão ou em fundição de metal/areia, é a liga de alumínio mais comumente usada em produtos civis.
Devido ao grande número de cristais de trabalho e à adição de Mn, que neutraliza os efeitos nocivos do Fe misturado ao material, essa liga tem bom desempenho de fundição, excelente estanqueidade ao ar, resistência à corrosão e desempenho relativamente bom de processamento de solda e corte.
No entanto, sua resistência ao calor é baixa.
É adequado para a produção de peças estruturais dinâmicas de formato complexo e tamanho grande com grandes cargas, como carcaças de turbocompressores, cabeçotes de cilindro, camisas de cilindro e outras peças. É produzido principalmente por fundição sob pressão, mas a fundição em areia e a fundição de metal também são comumente usadas.
Devido à adição de Cu e à redução do teor de Si, o desempenho de fundição e soldagem dessa liga é pior do que o da ZL104, mas sua resistência à temperatura ambiente e a altas temperaturas e seu desempenho no processamento de corte são melhores do que os da ZL104, com plasticidade ligeiramente inferior e menor resistência à corrosão.
Ele é adequado para uso como componentes estruturais dinâmicos de formato complexo, tamanho grande e com carga pesada, como carcaças de turbocompressores, cabeçotes de cilindros, camisas de cilindros e outras peças.
O ZL105A reduz o teor de Fe do elemento de impureza do ZL105 e aumenta a resistência da liga, resultando em propriedades mecânicas melhores do que as do ZL105. Fundições de alta qualidade são comumente usadas para produção.
A adição de uma pequena quantidade de Ti e Mn, bem como um aumento no teor de Si, melhora o desempenho de fundição e de alta temperatura dessa liga, tornando-a melhor do que a ZL105 em termos de estanqueidade e resistência à corrosão.
Ele pode ser usado como componentes estruturais para cargas gerais e peças que exigem boa vedação ao ar e trabalham em temperaturas mais altas. A fundição em areia e a fundição de metal são usadas principalmente para a produção.
O ZL107 tem excelente desempenho de fundição e estanqueidade, boas propriedades mecânicas, desempenho médio de processamento de solda e corte e resistência à corrosão ligeiramente inferior.
Ele é adequado para a produção de componentes estruturais que resistem a condições dinâmicas gerais ou cargas estáticas e peças que exigem estanqueidade. A fundição em areia é comumente usada para produção.
Devido ao seu alto teor de Si e à adição de Mg, Cu e Mn, o ZL108 tem excelente desempenho de fundição, um pequeno coeficiente de expansão térmica, boa resistência ao desgaste, alta resistência e boa resistência ao calor. No entanto, sua resistência à corrosão é um pouco menor.
É adequado para a produção de pistões para motores de combustão interna e outras peças que exigem resistência ao desgaste, bem como peças que exigem dimensões e volume estáveis. É produzido principalmente por fundição sob pressão e fundição de metal, mas a fundição em areia também pode ser usada.
Trata-se de uma liga complexa de Al-Si-Cu-Mg-Ni, com um maior teor de Si e a adição de Ni para proporcionar excelente desempenho de fundição e estanqueidade, bem como resistência a altas temperaturas, maior resistência ao desgaste e resistência à corrosão. O coeficiente de expansão linear e a densidade também são significativamente reduzidos.
É adequado para a produção de pistões para motores de combustão interna e peças que exigem resistência ao desgaste e dimensões e volume estáveis. A fundição de metal e a fundição em areia são usadas principalmente para a produção.
O ZL111 é uma liga complexa com a adição de Mn e Ti, proporcionando excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanqueidade e alta resistência. Seu desempenho no processamento de soldagem e corte é mediano.
Ele é adequado para a fundição de componentes estruturais dinâmicos com formas complexas e com cargas pesadas (como componentes de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, rotores etc.) e peças que exigem boa estanqueidade e trabalham em temperaturas mais altas. A fundição de metal e a fundição em areia são usadas principalmente para a produção, mas a fundição sob pressão também pode ser usada.
O ZL114A é uma liga complexa com a adição de Mn e Ti, proporcionando excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanqueidade e alta resistência. Seu desempenho no processamento de soldagem e corte é mediano.
Ele é adequado para a fundição de componentes estruturais dinâmicos com formas complexas e com cargas pesadas (como componentes de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, rotores etc.) e peças que exigem boa estanqueidade e trabalham em temperaturas mais altas. A fundição de metal e a fundição em areia são usadas principalmente para a produção, mas a fundição sob pressão também pode ser usada.
O ZL115 tem bom desempenho de fundição e altas propriedades mecânicas, sendo usado principalmente como componentes estruturais de engenharia para serviços pesados e outras peças, como carcaças de válvulas e impulsores. A fundição em areia e a fundição de metal são usadas principalmente para a produção.
A ZL116 é uma liga complexa de Al-Cu-Mg com a remoção de Zn e Sb da ZL115 e a adição de oligoelementos Ti e Be. O grão da liga é refinado e os efeitos nocivos das impurezas de Fe são reduzidos, proporcionando bom desempenho de fundição e estanqueidade, além de altas propriedades mecânicas.
É adequado para a fundição de componentes estruturais dinâmicos que suportam grandes cargas, como peças de aeronaves e mísseis, e várias peças com boas propriedades abrangentes em produtos civis. A fundição em areia e a fundição de metal são usadas principalmente para a produção.
O ZL117 é uma liga complexa de Al-Cu-Mg com uma estrutura hipereutética e um alto teor de Si de 19-22%, com a adição de oligoelemento Mn e elemento de terra rara RE. Tem excelente desempenho de fundição, boa resistência à temperatura ambiente e a altas temperaturas, baixo coeficiente de expansão térmica e é um material de alto nível de resistência ao desgaste que consiste em muitas partículas primárias duras de Si distribuídas em uma matriz macia.
É adequado para a fundição de pistões para motores de combustão interna, pastilhas de freio e outras peças resistentes ao desgaste com dimensões e volume estáveis, bem como componentes estruturais de alta resistência. A fundição de metal é usada principalmente para a produção, mas a fundição em areia também pode ser usada.
Além disso, a Aviation Industry Corporation of China também desenvolveu três ligas de alumínio-silício (ZL112Y, ZL113Y e ZL117Y). ZL112Y e ZL113Y são ligas de fundição sob pressão Al-Si-Cu, ambas com bom desempenho de fundição, estanqueidade ao ar e altas propriedades mecânicas, adequadas para peças de fundição que exigem alta resistência e temperaturas de trabalho e boa estanqueidade ao ar, bem como outras peças resistentes ao desgaste, como pistões com dimensões e volume estáveis e bom desempenho de transferência de calor.
A fundição sob pressão é usada principalmente para a produção, mas a fundição em areia e a fundição de metal também podem ser usadas. Diferentemente do ZL108, o teor de Si é reduzido e o teor de Cu, que melhora o fortalecimento da solução sólida e o endurecimento por precipitação, é aumentado, resultando em melhor desempenho em temperatura ambiente e em alta temperatura do que o ZL108.
O ZL201 tem boas propriedades mecânicas em temperatura ambiente e em alta temperatura, plasticidade moderada, desempenho médio no processamento de soldagem e corte, baixa fluidez com tendência a trincas a quente e baixa resistência à corrosão.
É adequado para fundir componentes estruturais que trabalham em temperaturas relativamente altas (200-300°C) ou peças que suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas em temperatura ambiente, bem como peças que trabalham em baixas temperaturas (-70°C). A fundição em areia é usada principalmente para produção.
O ZL201A reduz bastante o teor de impurezas Fe e Si em comparação com o ZL201, resultando em propriedades mecânicas de alta temperatura e temperatura ambiente mais altas. Ele tem bom desempenho de corte e soldagem, mas desempenho ruim de fundição.
Ele pode ser usado para peças que trabalham a 300°C ou que suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas em temperatura ambiente. A fundição em areia é usada principalmente para produção.
O ZL202 tem um desempenho de fundição relativamente bom e resistência a altas temperaturas, dureza e resistência ao desgaste, mas baixa resistência à corrosão.
É adequado para peças fundidas que trabalham a uma temperatura de 250°C e suportam pequenas cargas, como cabeçotes de cilindros. A fundição em areia e a fundição de metal são usadas principalmente para a produção.
O ZL203 tem um teor mais baixo de Si, o que resulta em uma fluidez um pouco pior, maior tendência a rachaduras a quente e menor resistência à corrosão. No entanto, tem bom desempenho de resistência a altas temperaturas, soldagem e processamento de corte.
É adequado para peças fundidas que trabalham em uma temperatura abaixo de 250°C e suportam pequenas cargas ou peças que suportam grandes cargas em temperatura ambiente, como peças de instrumentos e corpos de cárter. A fundição em areia e a fundição em baixa pressão são usadas principalmente para a produção.
A ZL204A é uma liga de Al-Cu fundida de alta pureza e alta resistência, com boa plasticidade e desempenho de processamento de corte e soldagem, mas com baixo desempenho de fundição.
É adequado para a fundição de componentes estruturais que suportam grandes cargas, como bases de apoio e braços de apoio. A fundição em areia e a fundição em baixa pressão são usadas principalmente para a produção.
A ZL205A é atualmente a liga de alumínio mais forte em uso no mundo. Ela tem boa plasticidade e resistência à corrosão, excelente desempenho de corte e soldagem, mas desempenho ruim de fundição.
É adequado para a fundição de componentes estruturais que suportam grandes cargas e algumas peças com baixos requisitos de estanqueidade. Podem ser usadas fundição em areia, fundição em baixa pressão e fundição de metal.
O ZL207 tem resistência muito alta a altas temperaturas com desempenho médio de fundição, desempenho de processamento de soldagem e corte e baixa resistência à temperatura ambiente.
Ele é adequado para a fundição de vários componentes estruturais que trabalham a menos de 400°C, como carcaças de válvulas em motores de aeronaves e alguns componentes resistentes ao calor no setor de petróleo. A fundição em areia e a fundição em baixa pressão são usadas principalmente para a produção.
O ZL209 tem maior resistência à tração, ponto de escoamento e resistência a altas temperaturas do que o ZL201A, com bom desempenho no processamento de soldagem e corte, mas desempenho ruim de fundição e alongamento.
Ela é adequada para a fundição de vários componentes resistentes ao desgaste que trabalham em temperaturas mais altas, como peças de motores de combustão interna. A fundição em areia é usada principalmente para a produção.
A ZL301 é a liga de alumínio mais resistente à corrosão disponível atualmente, com bom desempenho de processamento de corte, desempenho de soldagem relativamente bom, alta resistência, bom desempenho de anodização, mas complexo. processo de fundiçãoA operação é complicada e fácil de produzir defeitos, como folga e rachaduras a quente.
É adequado para a fundição de várias peças com grandes cargas em meios corrosivos, como água do mar trabalhando a uma temperatura de 150°C, como vários componentes em embarcações marítimas, carcaças de bombas, impulsores e estruturas no setor de petróleo. A fundição em areia é usada principalmente para a produção.
O ZL303 tem melhor resistência a altas temperaturas do que o ZL301, boa resistência à corrosão (um pouco pior do que o ZL301), excelente desempenho de processamento de corte, bom desempenho de soldagem, melhor desempenho de fundição do que o ZL301, não pode ser tratado termicamente, resultando em propriedades mecânicas muito inferiores às do ZL301.
É adequado para peças fundidas, como motores de aeronaves, mísseis, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, carcaças de bombas de gás petroquímicas, rotores e lâminas que suportam cargas médias em meios corrosivos, como água do mar, indústria química e gás. Fundição sob pressão e fundição em areia são usados principalmente.
O ZL305 tem melhor desempenho de fundição e tecido mais estável após o envelhecimento natural do que o ZL301 e o ZL303 devido à adição de Zn e à redução do teor de Mg. A tendência de formação de frouxidão e rachaduras a quente é pequena devido à adição de oligoelementos Ti e Be, resultando em boas propriedades abrangentes e forte resistência à corrosão sob tensão.
No entanto, suas propriedades mecânicas em altas temperaturas são ruins. É adequado para peças fundidas que suportam grandes cargas e trabalham em meios corrosivos, como água do mar, produtos químicos e gás abaixo de 100 ℃, como aeronaves, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, carcaças de bombas de gás petroquímicas, rotores e lâminas. A fundição em areia é usada principalmente para a produção.
O ZL401 tem excelente desempenho de fundição, uma pequena tendência a encolhimento e rachaduras a quente, altas propriedades mecânicas, bom desempenho de processamento de soldagem e corte, mas alta gravidade específica, baixa plasticidade e baixa resistência à corrosão.
É usado principalmente para fundição sob pressão e moldes de fundição, modelos e componentes estruturais em aeronaves, motores de combustão interna, veículos e outros produtos que trabalham em temperaturas não superiores a 200°C e suportam cargas médias. Podem ser usadas fundição sob pressão, fundição em areia e fundição de metal.
| Série Alloy | País | Grau da liga | WB/% | Especificações padrão | ||||
| Si | Cu | Mg | Fe | Al | ||||
| Série AI-Si | China | YL102 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.05 | <1.2 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| Japão | ADC1 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.30 | <1.2 | JISH5302-82 | ||
| América | 413 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.35 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Rússia | AJ12 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Alemanha | AlSil2 | 11.0-13.5 | <0.10 | <0.05 | <1.0 | DIN1725 | ||
| Série AI-Si-Mg | China | YL104 | 8.0-10.5 | <0.30 | 0.17-0.30 | <1.0 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| Japão | ADC3 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| América | 360 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Rússia | AJl4 | 8.0-10.5 | <0.10 | 0.17-0.30 | <1.0 | TOCT2685-82 | ||
| Alemanha | AlSil0Mg | 9.0-11.0 | <0.10 | 0.20-0.50 | <1.0 | DIN1725 | ||
| AI-Si-Cuseries | China | YL112 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.30 | <1.2 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| YL113 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.2 | ||||
| Japão | ADC10 | 7.5-9.5 | 2.0-4.0 | <0.30 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| ADC12 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.3 | ||||
| América | 380 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.10 | <1.3 | ASTMB85-82 | ||
| 383 | 9.5-11.5 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.3 | ||||
| Rússia | AJl6 | 4.5-6.0 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Alemanha | AlSi8Cu3 | 7.5-9.5 | 2.0-3.5 | <0.30 | <1.3 | DIN1725 | ||
| Série AI-Mg | China | YL302 | 0.80-1.30 | <0.10 | 4.5-5.5 | <1.2 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| Japão | ADC5 | <0.30 | <0.20 | 4.0-8.5 | <1.8 | JISH5302-82 | ||
| América | 518 | <0.35 | <0.25 | 7.5-8.5 | <1.8 | ASTMB85-82 | ||
| Rússia | AlMg9 | <0.50 | <0.05 | 7.0-10.0 | <1.0 | DIN1725 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Grau da liga | Código da liga | Método de fundição | Condição da liga | Resistência à tração Rm/MPa | Relação de alongamento A/% | Dureza Brinell HBW. |
| ≥ | ||||||
| ZAlSi7Mg | ZLl01 | S、R、J、K | F | 155 | 2 | 50 |
| S、R、J、K | T2 | 135 | 2 | 45 | ||
| JB | T4 | 185 | 4 | 50 | ||
| S、R、K | T4 | 175 | 4 | 50 | ||
| J、JB | T5 | 205 | 2 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T6 | 225 | 1 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T7 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T8 | 155 | 3 | 55 | ||
| ZAlSi7MgA | ZL101A | S、R、K | T4 | 195 | 5 | 60 |
| J、JB | T4 | 225 | 5 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| JB、J | T5 | 265 | 4 | |||
| SB、RB、KB | T6 | 275 | 2 | 80 | ||
| JB、J | T6 | 295 | 3 | 80 | ||
| ZAlSi12 | ZL102 | SB、JB、RB、KB | F | 145 | 4 | 50 |
| J | F | 155 | 2 | 50 | ||
| SB、JB、RB、KB | T2 | 135 | 4 | 50 | ||
| J | T2 | 145 | 3 | 50 | ||
| ZAlSi9Mg | ZL104 | S、R、J、K | F | 150 | 2 | 50 |
| J | T1 | 200 | 65 | |||
| SB、RB、KB | T1 | 230 | 2 | 70 | ||
| J、JB | T6 | 240 | 2 | 70 | ||
| ZAlSi5Cu1Mg | ZL105 | S、J、R、K | T1 | 155 | 65 | |
| S、R、K | T5 | 215 | 1 | 70 | ||
| J | T5 | 235 | 70 | |||
| S、R、K | T6 | 225 | 70 | |||
| S、J、R、K | T7 | 175 | 1 | 65 | ||
| ZAlSi5Cu1MgA | ZL105A | SB、R、K | T5 | 275 | 1 | 80 |
| J、JB | T5 | 295 | 2 | 80 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Tipo de liga | Grau da liga | Código da liga | Método de fundição | Estado da liga | Resistência à tração Rm/MPa | Relação de alongamento A/% | Dureza Brinell HBW. |
| ≥ | |||||||
| Liga de Al-Cu | ZAlCu5Mg | ZL201 | S、J 、R、K | T4 | 295 | 8 | 70 |
| S、J 、R、K | T5 | 335 | 4 | 90 | |||
| S | T7 | 315 | 2 | 80 | |||
| ZAlCu5MgA | ZL201A | S、J 、R、K | T5 | 390 | 8 | 100 | |
| ZAlCul0 | ZL202 | S、J | F | 104 | - | 50 | |
| S、J | T6 | 163 | - | 100 | |||
| ZAlCu4 | ZL203 | S、R、K | T4 | 195 | 6 | 60 | |
| J | T4 | 205 | 6 | 60 | |||
| S、R、K | T5 | 215 | 3 | 70 | |||
| J | T5 | 225 | 3 | 70 | |||
| ZAlCu5MnCdA | ZL204A | S | T5 | 440 | 4 | 100 | |
| ZAlCu5MnCdVA | ZL205A | S | T5 | 440 | 7 | 100 | |
| S | T6 | 470 | 3 | 120 | |||
| S | T7 | 460 | 2 | 110 | |||
| ZAlR5Cu3Si2 | ZL207 | S | T1 | 165 | - | 75 | |
| J | T1 | 175 | - | 75 | |||
| Liga de Al-Mg | ZAlMgl0 | ZL301 | S、J、R | T4 | 280 | 9 | 60 |
| ZAlMg5Si | ZL303 | S、J 、R、K | F | 143 | 1 | 55 | |
| ZAlMg8Znl | ZL305 | S | T4 | 290 | 8 | 90 | |
| Liga de Al-Zn | ZAlZn11Si7 | ZL401 | S、R、K | T1 | 195 | 2 | 80 |
| J | T1 | 245 | 90 | ||||
| ZAlZn6Mg | ZL402 | J | T1 | 235 | 4 | 70 | |
| S | T1 | 220 | 4 | 65 | |||
Características do defeito:
As inclusões de escória de oxidação são distribuídas principalmente na superfície superior das peças fundidas, nos cantos onde o molde não é ventilado. A fratura é, em sua maioria, cinza-esbranquiçada ou amarela, encontrada por meio de inspeção de raios X ou durante a usinagem, e também pode ser encontrada durante a lavagem alcalina, lavagem ácida ou anodização.
Causas:
Características do defeito:
Os poros dentro da parede da fundição são geralmente redondos ou ovais, com uma superfície lisa, geralmente com pele de óxido brilhante, às vezes amarelada como óleo. Os poros e bolhas da superfície podem ser encontrados por meio de jateamento de areia, e os poros e bolhas internos podem ser encontrados por meio de raios X ou usinagem, aparecendo pretos no filme de raios X.
Causas:
Características do defeito:
A porosidade de contração em peças fundidas de alumínio geralmente ocorre perto da porta interna, na raiz do riser, onde a seção é mais espessa, na junção de paredes grossas e finas e em áreas com paredes grandes e finas. A superfície da fratura parece cinza ou amarelo-claro na condição de fundição e se torna cinza-claro, amarelo-claro ou cinza-preto após o tratamento térmico. Nos filmes de raios X, ela aparece em forma de nuvem, e a porosidade de encolhimento grave pode ser detectada por métodos como raios X, exame de fratura fluorescente de baixa ampliação.
Causas:
(1) Rachadura de fundição
Desenvolve-se ao longo dos limites dos grãos, muitas vezes acompanhada de segregação, é um tipo de trinca formada em temperaturas mais altas. Ela tende a aparecer em ligas com encolhimento significativo de volume e em peças fundidas com formas mais complexas.
(2) Trinca por tratamento térmico
Causada por superaquecimento ou queima durante o tratamento térmico, geralmente se apresentando como trincas transgranulares. Geralmente ocorre em ligas que geram estresse e têm um alto coeficiente de expansão térmica durante o resfriamento excessivamente rápido ou quando há outros defeitos metalúrgicos.
Causas:
(1) Limpar a superfície de separação, limpar a cavidade do molde, limpar a haste ejetora; melhorar o revestimento, melhorar o processo de pulverização; aumentar a força de fixação, aumentar a quantidade de metal derramado. Essas medidas podem ser implementadas por meio de operações simples.
(2) Ajuste os parâmetros do processo, força de injeção, velocidade de injeção, tempo de enchimento, tempo de abertura do molde, temperatura de vazamento, temperatura do molde, etc.
(3) Alterar os materiais, escolher lingotes de liga de alumínio de alta qualidade, alterar a proporção de novos materiais para materiais reciclados e melhorar o processo de fusão.
(4) Modificar o molde, modificar o sistema de vazamento, adicionar portas internas, adicionar ranhuras de transbordamento, ranhuras de exaustão, etc.
Por exemplo, as razões para a geração de flash em fundições sob pressão incluem:
(1) Função de refino das terras raras nas ligas de alumínio (os elementos de terras raras podem melhorar a morfologia das inclusões e purificar os limites dos grãos).
(2) Efeito de refinamento de terras raras em ligas de alumínio (inibição intencional do crescimento de cristais colunares e dendríticos para promover a formação de cristais equiaxiais finos, esse processo é chamado de tratamento de refinamento de grãos).
(3) Efeito de modificação de terras raras em ligas de alumínio-silício (na fundição de ligas de Al-Si, a fase de Si se transformará em fases frágeis em blocos ou em flocos sob condições naturais, rompendo severamente a matriz e reduzindo a resistência e a plasticidade da liga. O tratamento de modificação transforma o Si eutético de escamoso grosseiro em fibroso fino ou lamelar, melhorando assim o desempenho da liga.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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